本發(fā)明涉及多晶鑄錠工藝，尤其涉及一種提升多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率的方法。

背景技術(shù)：

多年來，由于光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，使硅片制造與設(shè)備供貨商在激烈競(jìng)爭(zhēng)下，無不挖空心思去降本及最重要的提升硅錠轉(zhuǎn)換效率。因此，各多晶鑄錠廠工藝及設(shè)備優(yōu)化也到達(dá)了一定的成熟度，目前來看，各制造商在成本降低以及轉(zhuǎn)換效率提升部份都遇到不同程度之瓶頸。在此情形下，幾經(jīng)研究與實(shí)測(cè)驗(yàn)證，進(jìn)而開發(fā)出一種簡(jiǎn)易、平價(jià)而有效的鑄錠工藝優(yōu)化方法，以更能貼近多晶硅片制造者所需。

于是，本發(fā)明人對(duì)多晶鑄錠工藝進(jìn)行了解與分析，并結(jié)合硅錠轉(zhuǎn)換效率影響因子的研究，進(jìn)而找出方式來達(dá)到提升整體硅錠轉(zhuǎn)換效率，原理上，影響硅錠轉(zhuǎn)換效率主要因子有二，一是硅錠鑄錠過程所形成的晶格結(jié)構(gòu);二是硅錠本身因原物料所帶入的金屬雜質(zhì)，例如鐵，銅，鈉，鉀等等。有關(guān)硅錠晶格結(jié)構(gòu)在實(shí)務(wù)上優(yōu)化已由一般鑄錠工藝的全熔法，即異質(zhì)長(zhǎng)晶，轉(zhuǎn)為半熔法，即同質(zhì)長(zhǎng)晶后獲得實(shí)現(xiàn)，其相對(duì)轉(zhuǎn)換效率提升約0.3-0.4%；相對(duì)而言，大家對(duì)于金屬雜質(zhì)的影響，除了使用純度高之硅料外，目前似乎別無它法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提升多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率的方法,利用硅主材內(nèi)雜質(zhì)相互束縛的原理，在鑄錠過程中，添加非金屬化合物氯化銨，使其產(chǎn)生氯離子與硅主材本身所含金屬雜質(zhì)離子產(chǎn)生化合或錯(cuò)化物，以有效抑制硅錠內(nèi)金屬雜質(zhì)與少數(shù)載子的復(fù)合，從而增加硅錠少子壽命，以達(dá)到提升硅錠轉(zhuǎn)換效率的目的。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種提升多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率的方法，包括以下步驟：首先準(zhǔn)備原料，所述原料包括氯化銨和硅料；接著將原料一起高溫加熱，使所述原料熔融均勻后再固化，即得到多晶硅錠。

最優(yōu)的，在所述“準(zhǔn)備原料”步驟中，所述原料包括1質(zhì)量份的硅料和1.0x10^-8～20.0x10^-8質(zhì)量份的氯化銨。

最優(yōu)的，所述硅料為立體形狀的硅塊，所述硅塊包括純硅塊、承載用純硅塊和覆蓋用純硅塊，所述承載用純硅塊上設(shè)置有凹陷坑，凹陷坑用于放置氯化銨，所述覆蓋用純硅塊表面與凹陷坑上開口的表面相匹配，即覆蓋用純硅塊將凹陷坑的上開口封閉。

最優(yōu)的，所述“準(zhǔn)備原料”的具體步驟為：將氯化銨放置于承載用純硅塊上的凹陷坑內(nèi)，然后使用覆蓋用純硅塊將凹陷坑的上開口封閉，純硅塊、設(shè)置有氯化銨的承載用純硅塊和覆蓋在凹陷坑上開口的覆蓋用純硅塊作為原料擺放于坩堝內(nèi)。

最優(yōu)的，所述“準(zhǔn)備原料”的具體步驟為：將所述凹陷坑內(nèi)設(shè)置有氯化銨，且凹陷坑的上開口被覆蓋用純硅塊封閉的承載用純硅塊擺放于坩堝的中間或者所述凹陷坑內(nèi)設(shè)置的氯化銨位于坩堝的中間。

最優(yōu)的，所述“準(zhǔn)備原料”的具體步驟為：所述凹陷坑內(nèi)設(shè)置有氯化銨，且凹陷坑的上開口被覆蓋用純硅塊封閉的承載用純硅塊擺放的位置距離坩堝底部的距離是整個(gè)坩堝深度的四分之一或者所述凹陷坑內(nèi)設(shè)置的氯化銨的位置距離坩堝底部的距離是整個(gè)坩堝深度的四分之一。

最優(yōu)的，所述“準(zhǔn)備原料”的具體步驟為：所述凹陷坑內(nèi)設(shè)置有氯化銨，且凹陷坑的上開口被覆蓋用純硅塊封閉的承載用純硅塊周圍擺放純硅塊。

最優(yōu)的，所述氯化銨為晶體粉末劑。

一種多晶硅錠，是使用上述的提升多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率的方法制造得到的多晶硅錠。

一種太陽能電池，是使用上述提升多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率的方法制成的多晶硅錠制作而成的電池。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的提升多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率的方法，在多晶鑄錠過程中添加氯化銨，利用硅主材內(nèi)雜質(zhì)相互束縛的原理，使其產(chǎn)生的氯離子與硅主材本身所含之金屬雜質(zhì)離子產(chǎn)生化合或錯(cuò)化物，以有效抑制硅錠內(nèi)金屬雜質(zhì)與少數(shù)載子的復(fù)合，從而增加硅錠的少子壽命，以達(dá)硅錠轉(zhuǎn)換效率之提升，通過此獨(dú)創(chuàng)之方法，其相對(duì)轉(zhuǎn)換效率最大可提升約0.2%。

附圖說明

附圖1是氯化銨與硅料的比例與硅錠平均轉(zhuǎn)換效率關(guān)系的折線圖。

附圖2是不同比例的氯化銨與硅料制成的硅錠的平均少子壽命。

具體實(shí)施方式

結(jié)合本發(fā)明的附圖，對(duì)發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)闡述。

提升多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率的方法，包括以下步驟：

第一步，準(zhǔn)備原料，所述原料包括1質(zhì)量份的硅料和1.0x10^-8～20.0x10^-8質(zhì)量份的氯化銨。

第二步，將原料一起高溫加熱，使所述原料熔融均勻后再固化，即得到多晶硅錠。

硅料為任意立體形狀的硅塊，硅塊包括純硅塊、承載用純硅塊和覆蓋用純硅塊，所述承載用純硅塊上設(shè)置有凹陷坑，凹陷坑用于放置氯化銨，所述覆蓋用純硅塊表面與凹陷坑上開口的表面相匹配，即覆蓋用純硅塊將凹陷坑的上開口封閉。使用承載用純硅塊盛放氯化銨并且使用覆蓋用純硅塊將凹陷坑封閉是因?yàn)槁然@的熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于硅塊，這樣子融化狀態(tài)的氯化銨就被封閉在凹陷坑中，不會(huì)蒸發(fā)的同時(shí)不會(huì)流失，使用這種方式添加氯化銨效果最佳。

硅塊表面積大于或者等于25 cm²，且厚度大于或者等于1 cm，凹陷坑口徑面積大于或者等于1 cm²，且深度大于或者等于0.5 cm，且凹陷坑位于承載用純硅塊的中心。

所述“準(zhǔn)備原料”的具體步驟為：

將晶體粉末劑氯化銨放置于承載用純硅塊上的凹陷坑內(nèi)，然后使用覆蓋用純硅塊將凹陷坑的上開口封閉，純硅塊、設(shè)置有氯化銨的承載用純硅塊和覆蓋在凹陷坑上開口的覆蓋用純硅塊作為原料擺放于坩堝內(nèi)。

具體布置為：底層和周圍都鋪設(shè)擺放純硅塊，將所述凹陷坑內(nèi)設(shè)置有氯化銨，且凹陷坑的上開口被覆蓋用純硅塊封閉的承載用純硅塊擺放于坩堝的中間，且所述凹陷坑內(nèi)設(shè)置有氯化銨，且凹陷坑的上開口被覆蓋用純硅塊封閉的承載用純硅塊擺放的位置距離坩堝底部的距離是整個(gè)坩堝深度的四分之一；或者所述凹陷坑內(nèi)設(shè)置的氯化銨位于坩堝的中間，且所述氯化銨的位置距離坩堝底部的距離是整個(gè)坩堝深度的四分之一，所述凹陷坑內(nèi)設(shè)置有氯化銨，且凹陷坑的上開口被覆蓋用純硅塊封閉的承載用純硅塊周圍擺放純硅塊。

第二步，將原料一起高溫加熱，使所述原料熔融均勻后再固化，即得到多晶硅錠。

后續(xù)將多晶硅錠切方成硅磚，然后硅磚切片成硅片，硅片就可以用于電池，尤其是太陽能電池。

我們還對(duì)這種提升多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率的方法制造出來的多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率做了實(shí)驗(yàn)，按照氯化銨與硅料的不同比例，分成了七組實(shí)驗(yàn)，使用同一鑄錠爐,使用相同物料，按照本發(fā)明所述的提升多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率的方法進(jìn)行多晶硅錠，即將硅料分類后，將純硅塊和帶氯化銨的硅塊擺放至坩堝中的合適位置，經(jīng)過鑄錠爐鑄造成一整塊硅錠，然后將硅錠切方成硅磚，硅磚切片成硅片；七組實(shí)驗(yàn)分別生產(chǎn)1顆硅錠,每顆硅錠切成硅片后，送至相同的電池片廠以相同電池工藝進(jìn)行轉(zhuǎn)換效率測(cè)試，最后可得七組實(shí)驗(yàn)得到的多晶硅錠的平均轉(zhuǎn)換效率，結(jié)果如表1所示。

如附圖1所示，隨著氯化銨添加量的增加,平均轉(zhuǎn)換效率也跟著遞增并最終達(dá)到了極限而趨于平緩，并且在1質(zhì)量份的硅料和12.1x10^-8質(zhì)量份的氯化銨作為原料的情況下，平均轉(zhuǎn)換效率相對(duì)對(duì)照增幅0.22%。

同時(shí)將上述七組實(shí)驗(yàn)得到的每顆硅錠切方后,分別取每個(gè)切方后的硅錠相同位置的一小塊硅錠進(jìn)行少子壽命量測(cè),即可得到每個(gè)測(cè)試條件下每顆硅錠的平均少子壽命結(jié)果，結(jié)果如表2所示。

如附圖2所示，各測(cè)試條件的少子壽命結(jié)果圖,即各實(shí)驗(yàn)條件下得到的硅錠的少子壽命圖譜，同樣灰階設(shè)定下,顏色越深藍(lán),代表少子壽命越好，因?yàn)楦綀D提交的是黑白形式的，所以是同樣灰階設(shè)定下,顏色越深黑,代表少子壽命越好。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示隨著氯化銨添加量增加,硅錠少子壽命也跟著遞增，在實(shí)驗(yàn)六的情況下達(dá)到最長(zhǎng)壽命。

由此可見，本發(fā)明突破多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率提升瓶頸問題，通過簡(jiǎn)易且低成本的技術(shù)方案，即多晶鑄錠工藝中添加適量非金屬化合物—氯化銨到硅主材質(zhì)內(nèi)，達(dá)到了提升多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率的目的，亦可用于維持多晶硅錠轉(zhuǎn)換效率不變下之情形下，大幅減少原生硅的使用，以達(dá)多晶鑄錠成本下降目的。